JP2006011620A - 指紋入力装置、指紋入力方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ライン指紋センサー面に常時存在する汚れやくもりによって、指が入力されたと誤判断することを防止する指紋入力装置、指紋入力方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】ライン指紋センサー１１から現在取得した画像の画素出力と、直前に取得した画像の画素出力との差分値の分散値を確認することによって、ライン指紋センサー１１に指が入力されているかどうかを判断する。現在取得した画像の画素出力と、直前に取得した画像の画素出力との差分値の分散値に大きな値が認められた場合は、ライン指紋センサー１１に指が入力されていると判断し、指紋画像の取得処理を開始する。
【選択図】図４

Description

本発明は、指紋入力装置、指紋入力方法及びプログラムに関する。

従来の指紋入力装置は、前回受理された指紋画像を記憶する参照画像記憶手段と、入力指紋画像と参照画像記憶手段に記憶されている参照指紋画像との濃度相関値の類似度を求めて、類似度が定められた閾値より小なる時に入力画像を受理とする画像判定手段と、類似度が閾値より大なる時に置き直しを要求するメッセージを出力するメッセージ出力手段とを有している（特許文献１参照）。

また、指紋を検出する指紋センサーを覆うように設けた蓋と、蓋の開閉の状態を検出する検出手段とを備え、検出手段による蓋の閉状態検出信号に基づいて、指置き判定為の背景画像を取得する背景画像取得回路を動作させる指紋照合装置がある。使用者が指紋センサーに指を当てると、指紋センサーで検出した指紋画像は、画像取込回路を経てテンポラリフレームに取込まれる。指置き判定回路は、テンポラリフレームの画像と背景画像フレームの画像の差分から、指が置かれたことを検出し、指紋照合回路に検出信号を出力する。指紋照合回路は、テンポラリフレームの画像を処理し、特徴データを生成し、あらかじめ登録されている指紋データと照合することで、照合判定信号を出力する（特許文献２参照）。
特開２００１−２３６５０７号公報 特開２００４−２１４７１号公報

しかし、上述の従来の方法では、次のような問題点があった。

従来技術では、取得される画像の全画素出力平均値がある値を超えたら指が置かれたと判断しており、指紋センサー上に汚れやくもりなどが常時存在する場合も、指が入力されていると判断され、画像を取得してしまうという問題点が存在した。

本発明の目的は、ライン指紋センサー面に常時存在する汚れやくもりによって、指が入力されたと誤判断することを防止する指紋入力装置、指紋入力方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の指紋入力装置は、
ライン指紋センサー上で掃引された指の指紋画像を入力する指紋入力装置において、ライン指紋センサーからの直前の１フレーム画像を格納する記憶装置と、記憶装置に格納された直前の１フレーム画像の各画素出力とライン指紋センサーからの現在の１フレーム画像の各画素出力との対応する各画素の差分値の分散値を計算して分散値を判定する判定手段とを有し、判定手段で分散値が所定の値より大と判定された場合に、ライン指紋センサーに指紋画像が入力されたと判断する。

本発明の指紋入力装置は、
ライン指紋センサーと、中央処理装置と、中央処理装置により、ライン指紋センサーから取得した直前の１フレーム画像を格納する、直前１フレーム記憶装置と、中央処理装置により、ライン指紋センサーから取得した現在の１フレーム画像を格納する、現在１フレーム記憶装置と、中央処理装置により、現在フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力と、直前１フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力とについて、ライン指紋センサー上の位置が対応する画素どうしの差分値を計算し、差分値を格納する１フレーム差分記憶装置と、中央処理装置により、１フレーム差分記憶装置の差分値の分散値を計算し、格納する１フレーム差分データ分散値記憶装置と、中央処理装置により、１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納されている分散値と所定の値とを比較し、分散値が所定の値よりも大きい場合は、指紋が入力されていると判断し、分散値が所定の値よりも小さい場合は、指紋が入力されていないと判断し、現在１フレーム記憶装置へ格納されている画像を直前１フレーム記憶装置へ移動し、ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、現在１フレーム記憶装置へ格納し、指紋が入力されていると判断されるまで、前記の処理を繰り返し、指紋が入力されていると判断した場合は、指紋入力処理を実行して、１指分の指紋画像を取得し、１指指紋画像を格納する１指指紋画像記憶装置とを有する。

本発明の指紋入力方法は、
ライン指紋センサー上で掃引された指の指紋画像を入力する指紋入力方法において、記憶装置に格納されたライン指紋センサーからの直前の１フレーム画像の各画素出力とライン指紋センサーからの現在の１フレーム画像の各画素出力との対応する各画素の差分値の分散値を計算して分散値を判定するステップと、分散値が所定の値より大と判定された場合に、ライン指紋センサーに指紋画像が入力されたと判断するステップとを有する。

本発明の指紋入力方法は、
中央処理装置により、ライン指紋センサーから直前の１フレーム画像を取得し、直前１フレーム記憶装置へ格納するステップと、中央処理装置により、ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、現在１フレーム記憶装置へ格納するステップと、中央処理装置により、現在フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力と、直前１フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力とについて、ライン指紋センサー上の位置が対応する画素どうしの差分値を計算し、差分値を１フレーム差分記憶装置へ格納するステップと、中央処理装置により、１フレーム差分記憶装置の差分値の分散値を計算し、１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納するステップと、中央処理装置により、１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納されている分散値と所定の値とを比較し、分散値が所定の値よりも大きい場合は、指紋が入力されていると判断し、分散値が所定の値よりも小さい場合は、指紋が入力されていないと判断し、現在１フレーム記憶装置へ格納されている画像を直前１フレーム記憶装置へ移動し、ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、現在１フレーム記憶装置へ格納し、指紋が入力されていると判断されるまで、前記の処理を繰り返すステップと、指紋が入力されていると判断した場合は、指紋入力処理を実行して、１指分の指紋画像を取得し、１指指紋画像を１指指紋画像記憶装置へ格納するステップとを有する。

本発明のプログラムは、
コンピュータを上述の指紋入力装置として機能させる。

本発明のプログラムは、
コンピュータに上述の指紋入力方法を実行させる。

本発明は、先の従来の課題を解決するために、ライン指紋センサーから現在取得した画像の画素出力と、直前に取得した画像の画素出力との差分値の分散値を確認することによって、ライン指紋センサーに指が入力されているかどうかを判断する。現在取得した画像の画素出力と、直前に取得した画像の画素出力との差分値の分散値に大きな値が認められた場合は、ライン指紋センサーに指が入力されていると判断し、指紋画像の取得処理を開始する。この様な処理を行うことによって、もし、ライン指紋センサー上に常時汚れやくもりが存在したとしても、取得した画像と直前に取得した画像の間に大きな差異となってあらわれないため、誤って指紋画像として取得することを防ぐことが可能となる。

本発明は、１ラインまたは複数ラインからなるライン指紋センサー上で指を掃引して指紋画像を入力する装置において、現在の画像と直前に入力された画像の画素出力値の差分値の分散値を比較することによって、ライン指紋センサー上の入力される指の有無を判断し、指紋入力処理を開始する方法を提案するものである。

本発明には、以下の効果がある。

第1の効果は、現在の１フレームと直前の１フレームを比較することにより、ライン指紋センサー面に常時存在する汚れやくもりによって、指が入力されたと誤判断することを防止し、実際に指が入力されたときのみ、指紋画像を取得することができる。

第２の効果は、ライン指紋センサー面に汚れやくもりが徐々に発生し、画像が変化したとしても、直前の１フレームと比較することで、発生した汚れやくもりで、指が入力されたと誤判断することを防ぐことができる。

（発明の第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の指紋入力装置として、ライン指紋センサー１１とRAM(Random Access Memory)とROM(Read Only Memory)及びCPUで構成される中央処理装置１２、現在の１フレーム画像を格納する現在１フレーム記憶装置１３、直前の１フレーム画像を格納しておく直前１フレーム記憶装置１４、現在１フレーム記憶装置１３に格納された現在の１フレーム画像の各画素（８画素）出力と直前１フレーム記憶装置１４に格納された直前の１フレーム画像の各画素（８画素）出力との対応する各画素（８画素）の差分値を格納する１フレーム差分記憶装置１５、１フレーム差分記憶装置１５の差分値から計算した分散値を格納する１フレーム差分データ分散値記憶装置１６、複数のフレーム画像から構成された１指指紋画像記憶装置１７からなるブロック図を、図１に示す。

現在１フレーム記憶装置１３、直前１フレーム記憶装置１４、１フレーム差分記憶装置１５、１フレーム差分データ分散値記憶装置１６、１指指紋画像記憶装置１７は、全てRAM（Random Access Memory）やハードディスクの情報記憶媒体から構成され、中央処理装置１２とは、LANやRS232Cシリアル通信，バス信号線で接続される。

現在１フレーム記憶装置１３、直前１フレーム記憶装置１４、１フレーム差分記憶装置１５の情報記憶媒体の容量は、ライン指紋センサー１１の画像が格納できる容量を必要とする。１フレーム差分データ分散値記憶装置１６の情報記憶媒体容量は、中央処理装置１２で計算された分散値が記憶できる容量、１指指紋画像記憶装置１７の情報記憶媒体容量は、１本の指の指紋データが格納できるだけの容量である。

指紋入力装置へ指紋を入力するには、図２のように指２２をライン指紋センサー１１と垂直に交差するよう横向きに置き、指でライン指紋センサーをこするように図中矢印方向（掃引方向２３）へ掃引する。すると、ライン指紋センサーに、図３へ示すような指紋画像の横長な１フレーム分短冊状画像２４が取得される。

図１のブロック図と図４の本発明の第１の実施の形態の処理のフロチャートを参照し、本発明の第１の実施の形態の動作を説明する。

指入力有無判断処理が開始されると（Ｓ１）、図１の中央処理装置１２は、ライン指紋センサー１１から１フレーム分画像を取得し、その画像を直前１フレーム記憶装置１４へ格納する（Ｓ２）。次に、中央処理装置１２は、ライン指紋センサー１１から１フレーム分画像を取得し、現在１フレーム記憶装置１３へ格納する（Ｓ３）。中央処理装置１２は、現在フレーム記憶装置１３へ格納されている１フレーム分の各画素出力から直前１フレーム記憶装置１４へ格納されている１フレーム分の各画素出力について、ライン指紋センサー上の位置が対応する画素どうしの差分値を計算し、その差分値を１フレーム差分記憶装置１５へ格納する（Ｓ４）。次に、中央処理装置１２は、１フレーム差分記憶装置１５の差分値の分散値σ²を式（１）のように計算し、１フレーム差分データ分散値記憶装置１６へ格納する（Ｓ５）。

ここで、ｉは画素番号を示す。Ｎは全画素数であり、例えば、8画素２ラインで構成されるライン指紋センサーを使用する場合はＮ＝１６となる。ｆ（ｉ）は画素番号がｉである画素の出力を表す。

中央処理装置１２は、１フレーム差分データ分散値記憶装置１６に記憶されている分散値σ²と予め決定されている値εと比較し（Ｓ６）、分散値σ²が予め指定されているεよりも大きい場合は、指紋が入力されたと判断し、指紋入力処理を実行して（Ｓ７）、１指分の指紋画像を取得し、１指指紋画像を１指指紋画像記憶装置１７へ格納する。

もし、分散値σ²がεよりも小さいならば、指紋が入力されていないと判断され、現在１フレーム記憶装置１３へ格納されている画像を直前１フレーム記憶装置１４へ移動し（Ｓ８）、ライン指紋センサー１１から現在の１フレーム分の画像を取得し、現在１フレーム記憶装置１３へ格納する。その後、分散値σ²が予め決定されている値εより大きくなり、指紋が入力されていると判断されるまで、前述の処理を繰り返す。

（発明の第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明では，直前の１フレームと現在の１フレームの差の分散値を用いて、指紋入力有無の判断を行ったが、過去複数フレーム間の差の分散値を計算し、複数フレーム間で得られる全ての分散値と予め指定した値を比較することによって、指紋入力有無の判断を行うことも可能である。

また、上述の本発明の実施の形態についての指紋入力装置のプログラムにより、コンピュータを指紋入力装置として機能させることができる。

また、上述の本発明の実施の形態についての指紋入力方法のプログラムにより、コンピュータにその指紋入力方法を実行させることができる。

本発明の第１の実施の形態の指紋入力装置の構成のブロック図である。 指をライン指紋センサーと垂直に交差するよう横向きに置き、指でライン指紋センサーをこするように掃引する指紋入力方法を示す図である。 指紋画像の横長な短冊状画像が取得されることを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の指紋入力装置の処理のフロチャートである。

符号の説明

１１ ライン指紋センサー
１２ 中央処理装置
１３ 現在１フレーム記憶装置
１４ 直前１フレーム記憶装置
１５ １フレーム差分記憶装置
１６ １フレーム差分データ分散値記憶装置
１７ １指指紋画像記憶装置
２２ 入力指
２３ 掃引方向
２４ １フレーム分短冊状画像

Claims (6)

1. ライン指紋センサー上で掃引された指の指紋画像を入力する指紋入力装置において、
   前記ライン指紋センサーからの直前の１フレーム画像を格納する記憶装置と、
   該記憶装置に格納された直前の１フレーム画像の各画素出力と前記ライン指紋センサーからの現在の１フレーム画像の各画素出力との対応する各画素の差分値の分散値を計算して該分散値を判定する判定手段とを有し、
   前記判定手段で前記分散値が所定の値より大と判定された場合に、前記ライン指紋センサーに指紋画像が入力されたと判断することを特徴とする、指紋入力装置。
2. ライン指紋センサーと、
   中央処理装置と、
   前記中央処理装置により、前記ライン指紋センサーから取得した直前の１フレーム画像を格納する、直前１フレーム記憶装置と、
   前記中央処理装置により、前記ライン指紋センサーから取得した現在の１フレーム画像を格納する、現在１フレーム記憶装置と、
   前記中央処理装置により、前記現在フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力と、前記直前１フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力とについて、前記ライン指紋センサー上の位置が対応する画素どうしの差分値を計算し、該差分値を格納する１フレーム差分記憶装置と、
   前記中央処理装置により、前記１フレーム差分記憶装置の差分値の分散値を計算し、格納する１フレーム差分データ分散値記憶装置と、
   前記中央処理装置により、前記１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納されている分散値と所定の値とを比較し、前記分散値が所定の値よりも大きい場合は、指紋が入力されていると判断し、前記分散値が所定の値よりも小さい場合は、指紋が入力されていないと判断し、前記現在１フレーム記憶装置へ格納されている画像を前記直前１フレーム記憶装置へ移動し、前記ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、前記現在１フレーム記憶装置へ格納し、指紋が入力されていると判断されるまで、前記の処理を繰り返し、指紋が入力されていると判断した場合は、指紋入力処理を実行して、１指分の指紋画像を取得し、１指指紋画像を格納する１指指紋画像記憶装置とを有することを特徴とする、指紋入力装置。
3. ライン指紋センサー上で掃引された指の指紋画像を入力する指紋入力方法において、
   記憶装置に格納された前記ライン指紋センサーからの直前の１フレーム画像の各画素出力と前記ライン指紋センサーからの現在の１フレーム画像の各画素出力との対応する各画素の差分値の分散値を計算して該分散値を判定するステップと、
   前記分散値が所定の値より大と判定された場合に、前記ライン指紋センサーに指紋画像が入力されたと判断するステップとを有することを特徴とする、指紋入力方法。
4. 中央処理装置により、ライン指紋センサーから直前の１フレーム画像を取得し、直前１フレーム記憶装置へ格納するステップと、
   前記中央処理装置により、前記ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、現在１フレーム記憶装置へ格納するステップと、
   前記中央処理装置により、前記現在フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力と、前記直前１フレーム記憶装置へ格納されている１フレーム分の各画素出力とについて、前記ライン指紋センサー上の位置が対応する画素どうしの差分値を計算し、該差分値を１フレーム差分記憶装置へ格納するステップと、
   前記中央処理装置により、前記１フレーム差分記憶装置の差分値の分散値を計算し、１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納するステップと、
   前記中央処理装置により、前記１フレーム差分データ分散値記憶装置へ格納されている分散値と所定の値とを比較し、前記分散値が所定の値よりも大きい場合は、指紋が入力されていると判断し、前記分散値が所定の値よりも小さい場合は、指紋が入力されていないと判断し、前記現在１フレーム記憶装置へ格納されている画像を前記直前１フレーム記憶装置へ移動し、前記ライン指紋センサーから現在の１フレーム画像を取得し、前記現在１フレーム記憶装置へ格納し、指紋が入力されていると判断されるまで、前記の処理を繰り返すステップと、
   指紋が入力されていると判断した場合は、指紋入力処理を実行して、１指分の指紋画像を取得し、１指指紋画像を１指指紋画像記憶装置へ格納するステップとを有することを特徴とする、指紋入力方法。
5. コンピュータを請求項１又は請求項２に記載の指紋入力装置として機能させるためのプログラム。
6. コンピュータに請求項３又は請求項４に記載の指紋入力方法を実行させるためのプログラム。

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